(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱電変換素子群を介して吸熱側熱導体と放熱側熱導体を対向して設け、合成樹脂からなる枠体を前記吸熱側熱導体の外周部にインサートモールドで一体に形成し、その枠体内に前記吸熱側熱導体と熱電変換素子群と放熱側熱導体の一部である枠内凸部を収納して、前記枠体の端部を前記放熱側熱導体の外周部と連結した熱電変換装置において、
前記熱電変換素子群の中央部位から前記吸熱側熱導体の前記枠体によって拘束されない部分の端面までの厚みＤが、前記吸熱側熱導体と熱電変換素子群と放熱側熱導体のうちで前記枠体によって拘束されない前記枠内凸部の積層部の厚みＬの半分の＋２０％〜−４０％の範囲に規制され、
かつ前記吸熱側熱導体の周面に弾性を有するシール剤層が形成され、そのシール剤層の外側に前記枠体がインサートモールドされ、前記シール剤層が前記枠体によって前記吸熱側熱導体の周面に圧着されていることを特徴とする熱電変換装置。
【請求項２】
請求項１に記載の熱電変換装置において、前記シール剤層が塗膜で構成されていることを特徴とする熱電変換装置。
【請求項３】
請求項１に記載の熱電変換装置において、前記シール剤層が成形体で構成されていることを特徴とする熱電変換装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の熱電変換装置において、前記シール剤層が撥水性の高い材料で構成されていることを特徴とする熱電変換装置。
【請求項５】
請求項４に記載の熱電変換装置において、前記シール剤層が柔軟性のあるシリコーン系弾性体で構成されていることを特徴とする熱電変換装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の熱電変換装置において、前記シール剤層が、前記枠体の成形温度よりも高い耐熱性を有している材料で構成されていることを特徴とする熱電変換装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の熱電変換装置において、前記吸熱側熱導体とシール剤層の界面にシール剤層用係合部が形成されていることを特徴とする熱電変換装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の熱電変換装置において、前記吸熱側熱導体と枠体の界面に枠体用係合部が形成され、その枠体用係合部以外の吸熱側熱導体と枠体の界面に前記シール剤層が形成されていることを特徴とする熱電変換装置。
【請求項９】
請求項８に記載の熱電変換装置において、前記枠体の外気と接する側の端部と前記枠体用係合部の間の吸熱側熱導体と枠体の界面に前記シール剤層が形成されていることを特徴とする熱電変換装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の熱電変換装置において、前記枠体の外気と接する側の端部と前記枠体用係合部の間、ならびに前記枠体の前記熱交換素子と近い内側部と前記枠体用係合部の間の両方に前記シール剤層が形成されていることを特徴とする熱電変換装置。
【請求項１１】
請求項８に記載の熱電変換装置において、
前記枠体の外気と接する側の端部と前記枠体用係合部の間の前記吸熱側熱導体と枠体の界面に前記シール剤層が撥水性の高い材料で構成され、
前記枠体の前記熱交換素子と近い内側部と前記枠体用係合部の間に形成される前記接着剤層が水蒸気透過性の低い材料で構成されていることを特徴とする熱電変換装置。
【請求項１２】
熱電変換素子群を介して吸熱側熱導体と放熱側熱導体を対向して設け、合成樹脂からなる枠体を前記吸熱側熱導体の外周部にインサートモールドで一体に形成し、その枠体内に前記吸熱側熱導体と熱電変換素子群と放熱側熱導体の一部である枠内凸部を収納して、前記枠体の端部を前記放熱側熱導体の外周部と連結した熱電変換装置の製造方法において、
前記吸熱側熱導体の周面にシール剤層係合用溝を形成する工程と、
そのシール剤層係合用溝を覆うようにシール剤を塗布し硬化処理して、前記吸熱側熱導体の周面にシール剤層を形成するとともに、前記シール剤層係合用溝にシール剤の一部を入り込ませて前記シール剤層と一体のシール剤層係合用突部を形成する工程と、
前記吸熱側熱導体の周面に前記枠体をインサートモールドして、その枠体によって前記シール剤層を前記吸熱側熱導体の周面に圧着する工程を有し、
これらの工程によって製造された熱電変換装置の前記熱電変換素子群の中央部位から前記吸熱側熱導体の前記枠体によって拘束されない部分の端面までの厚みＤが、前記吸熱側熱導体と熱電変換素子群と放熱側熱導体のうちで前記枠体によって拘束されない前記枠内凸部の積層部の厚みＬの半分の＋２０％〜−４０％の範囲に規制されていることを特徴とする熱電変換装置の製造方法。
【請求項１３】
熱電変換素子群を介して吸熱側熱導体と放熱側熱導体を対向して設け、合成樹脂からなる枠体を前記吸熱側熱導体の外周部にインサートモールドで一体に形成し、その枠体内に前記吸熱側熱導体と熱電変換素子群と放熱側熱導体の一部である枠内凸部を収納して、前記枠体の端部を前記放熱側熱導体の外周部と連結した熱電変換装置の製造方法において、
前記吸熱側熱導体の周面にシール剤層係合用溝を形成する工程と、
そのシール剤層係合用溝を覆うようにシール剤を塗布し硬化処理して、前記吸熱側熱導体の周面に弾性を有するシール剤層を形成するとともに、前記シール剤層係合用溝にシール剤の一部を入り込ませて前記シール剤層と一体のシール剤層係合用突部を形成する工程と、
前記吸熱側熱導体の周面に前記枠体をインサートモールドして、前記吸熱側熱導体の周面の枠体係合用溝に枠体を構成する溶融樹脂の一部を入り込ませて枠体と一体の枠体係合用突部を形成するとともに、その枠体によって前記シール剤層を前記吸熱側熱導体の周面に圧着する工程を有し、
これらの工程によって製造された熱電変換装置の前記熱電変換素子群の中央部位から前記吸熱側熱導体の前記枠体によって拘束されない部分の端面までの厚みＤが、前記吸熱側熱導体と熱電変換素子群と放熱側熱導体のうちで前記枠体によって拘束されない前記枠内凸部の積層部の厚みＬの半分の＋２０％〜−４０％の範囲に規制されていることを特徴とする熱電変換装置の製造方法。
【請求項１４】
請求項１２または１３に記載の熱電変換装置の製造方法において、
前記枠体のインサートモールド時に、前記吸熱側熱導体の熱電変換素子群と近接する側の外周部と対向する枠体の位置に、前記外周部を取り囲むように接着剤溜め部を同時に形成し、
前記枠体のインサートモールド後に、前記接着剤溜め部に接着剤を注入して前記吸熱側熱導体と枠体との間に接着剤層を形成する工程を含むことを特徴とする熱電変換装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、例えば電子冷却装置などとして用いる熱電変換装置に係り、特に熱電変換素子群を挟持した吸熱側熱導体と放熱側熱導体を剛性の高い枠体の両端部で一体に連結して、その枠体の内部を密閉した構造の熱電変換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  図１４は、特許文献１などで従来提案された熱電変換装置の断面図である。この熱電変換装置は、熱電変換素子群５１を間にしてその上下方向（積層方向）にブロック状の吸熱側熱導体５２と板状の放熱側熱導体５３が配置されている。【０００３】  吸熱側熱導体５２は合成樹脂製枠体５４の周壁５５の内側に嵌合され、枠体５４の上端部５６と吸熱側熱導体５２のフランジ部５７とが接着剤５８で一体に連結されている。一方、放熱側熱導体５３の外周部と、枠体５４の周壁５５より外側に延びた基端部５９とが接着剤層６０で一体に連結されている。６１は、熱電変換素子群５１と吸熱側熱導体５２の間に介在された弾性薄膜である。【０００４】  この熱電変換装置は、熱電変換素子群５１の上下に配置した吸熱側熱導体５２と放熱側熱導体５３に接合する形で前記熱電変換素子群５１を取り囲むように枠体５４で密閉化することにより、熱電変換素子群５１を介在して前記熱導体５２，５３間をネジ締結しない構造になっている。【０００５】  また、電子冷却装置などの熱電変換装置は、装置の動作時に片側が冷却状態、もう一方の片側が加熱状態になるため、両方の温度差や熱サイクルの繰り返しで、装置内部で大きなストレスが生じて破損する問題がある。また、冷却部に外部から水分が侵入すると、それが熱電変換素子群の電極や半導体の近傍で凝縮して結露し、電解腐食を起こして熱電変換装置の性能が劣化するという問題がある。【０００６】  図２３は、特許文献２などに記載されている熱電変換装置の断面図である。図中の１０１は吸熱側熱導体、１０２は熱電変換素子群、１０３は放熱側熱導体、１０４は枠体、１０５は水冷ジャケット、１０６は分散部材、１０７は硬化型接着剤層、１０８は柔軟性接着剤層である。【０００７】  枠体１０４の内側に吸熱側熱導体１０１が挿入され、両者の隙間にエポキシ樹脂などの硬化型接着剤が注入、硬化されて硬化型接着剤層１０７が形成され、吸熱側熱導体１０１と枠体１０４はこの硬化型接着剤層１０７によって固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３２４１２７０号公報
【特許文献２】特開平１１−１８６６１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】  前記図１４に示す熱電変換装置の場合、吸熱側熱導体５２の上方のフランジ部５７は接着剤５８によって枠体５４の上端部５６に固定されているが、それより下方の部分は枠体５４の周壁５５に囲まれているが枠体５４には固定されていない。従って図１４において上下方向の矢印６２で示すように吸熱側熱導体５２のフランジ部５７より下方から放熱側熱導体５３の上面までの間は、枠体５４の内側にあって、枠体５４に拘束されないで熱膨張、熱収縮を生じる部分である。【００１０】  熱電変換素子群５１は、動作時に冷却域と発熱域の境界領域は熱電変換素子群５１の厚さ方向のほぼ中央部位６３であるため、そのほぼ中央部位６３を境にして熱膨張と熱収縮が発生する。【００１１】  そのため図１４に示すように、片側の熱導体（この従来例では吸熱側熱導体５２）だけが枠体５４の内側に突出した構造では、前記冷却域と発熱域の両側で膨張・収縮の変移量の差が出て、収縮または膨張のどちらかが大きくなる（この従来例では、吸熱側熱導体５の方が突出しているから収縮の変移量が大きくなる）。【００１２】  吸熱側熱導体５２と放熱側熱導体５３は熱電変換素子群５１を挟んだ形で枠体５４に固定されているから、前述の膨張・収縮の変移量の差により熱電変換素子群５１に応力が加わり、そのため長期間優れた性能を維持することが出来ず、信頼性に問題がある。【００１３】  また前記図２３に示す熱電変換装置の場合、吸熱側熱導体１０１と枠体１０４の狭い隙間には空気が存在しており、その空気と置換しながら接着剤を注入する必要があり、接着剤の注入作業が非常に煩雑で、時間がかかり作業能率が悪い。またこのようなことから接着剤を規定量注入することが難しかったり、硬化型接着剤層１０７の内部、あるいは吸熱側熱導体１０１と枠体１０４の内部、あるいは吸熱側熱導体１０１や枠体１０４との界面に加熱により気泡が発生し、そのために十分な接着効果（気液密性）が得られず、熱電変換装置の性能が低下する。【００１４】  前述の空気の置換と接着剤の注入をできるだけ容易にするために、吸熱側熱導体１０１と枠体１０４の隙間を大きくすると、必然的に接着剤層１０７、１０８の厚さが厚くなり、その接着層内部を透過して侵入する水分量が多くなる。【００１５】  さらにこの熱電変換装置では、硬化型接着剤層１０７としてエポキシ樹脂が用いられており、図２３に示すように硬化型接着剤層１０７は枠体１０４の開口部付近まで達している。【００１６】  ところで、エポキシ樹脂やアクリル系樹脂は親水性の反応基を多く有しているから、吸水性が大きく、そのために硬化型接着剤層１０７による長期的な防湿効果は期待できない。【００１７】  また、硬化型接着剤層１０７は吸熱側熱導体１０１や枠体１０４との接合面で固化するときの残留応力が大きく、水分が含まれている状況下で熱サイクルを繰り返していると、吸熱側熱導体１０１や枠体１０４と硬化型接着剤層１０７の界面で剥離が生じ、さらに水分の侵入が起こり易くなる。【００１８】  これらの弊害を抑制する目的で硬化型接着剤層１０７の上に柔軟性接着剤層１０８が形成されている。しかし、吸熱側熱導体１０１と枠体１０４の隙間が大きい場合、水蒸気透過性の大きな変性シリコ���ンなどで柔軟性接着剤層１０８を形成すると、柔軟性接着剤層１０８の中を透過する水蒸気量が多くなり、高い防湿効果は期待できない。また、ブチルゴムなどの場合は、吸熱側熱導体１０１と枠体１０４の隙間に注入するだけでは、やはり高い防湿効果は期待できない。【００１９】  このようなことから従来の熱電変換装置では、枠体内部への水分の侵入などにより、熱電変換特性が徐々に劣化し、長期的な信頼性に問題がある。【００２０】  本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、耐久性に優れ、長期にわたって性能的に安定した熱電変換装置およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】  前記目的を達成するため本発明は、熱電変換素子群を介して吸熱側熱導体と放熱側熱導体を対向して設け、合成樹脂からなる枠体を前記吸熱側熱導体の外周部にインサートモールドで一体に形成し、その枠体内に前記吸熱側熱導体と熱電変換素子群と放熱側熱導体の一部である枠内凸部を収納して、前記枠体の端部を前記放熱側熱導体の外周部と連結した熱電変換装置を対象とするものである。【００２２】  そして請求項１に記載の発明は、
前記熱電変換素子群の中央部位から前記吸熱側熱導体の前記枠体によって拘束されない部分の端面までの厚みＤが、前記吸熱側熱導体と熱電変換素子群と放熱側熱導体のうちで前記枠体によって拘束されない前記枠内凸部の積層部の厚みＬの半分の＋２０％〜−４０％の範囲に規制され、
かつ前記吸熱側熱導体の周面に弾性を有するシール剤層が形成され、そのシール剤層の外側に前記枠体がインサートモールドされ、前記シール剤層が前記枠体によって前記吸熱側熱導体の周面に圧着されていることを特徴とするものである。【００２３】  請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の発明において、前記シール剤層が塗膜で構成されていることを特徴とするものである。【００２４】  請求項３に記載の発明は、前記請求項１に記載の発明において、前記シール剤層が成形体で構成されていることを特徴とするものである。【００２５】  請求項４に記載の発明は、前記請求項１ないし３のいずれか１項に記載の発明において、前記シール剤層が撥水性の高い材料で構成されていることを特徴とするものである。【００２６】  請求項５に記載の発明は、前記請求項４に記載の発明において、前記シール剤層が柔軟性のあるシリコーン系弾性体で構成されていることを特徴とするものである。【００２７】  請求項６に記載の発明は、前記請求項１ないし５のいずれか１項に記載の発明において、前記シール剤層が、前記枠体の成形温度よりも高い耐熱性を有している材料で構成されていることを特徴とするものである。【００２８】  請求項７に記載の発明は、前記請求項１ないし６のいずれか１項に記載の発明において、前記吸熱側熱導体とシール剤層の界面にシール剤層用係合部が形成されていることを特徴とするものである。【００２９】  請求項８に記載の発明は、前記請求項１ないし７のいずれか１項に記載の発明において、前記吸熱側熱導体と枠体の界面に枠体用係合部が形成され、その枠体用係合部以外の吸熱側熱導体と枠体の界面に前記シール剤層が形成されていることを特徴とするものである。【００３０】  請求項９に記載の発明は、前記請求項８に記載の発明において、前記枠体の外気と接する側の端部と前記枠体用係合部の間の吸熱側熱導体と枠体の界面に前記シール剤層が形成されていることを特徴とするものである。【００３１】  請求項１０に記載の発明は、前記請求項８に記載の発明において、前記枠体の外気と接する側の端部と前記枠体用係合部の間、ならびに前記枠体の前記熱交換素子と近い内側部と前記枠体用係合部の間の両方に前記シール剤層が形成されていることを特徴とするものである。【００３２】  請求項１１に記載の発明は、前記請求項８に記載の発明において、
前記枠体の外気と接する側の端部と前記枠体用係合部の間の前記吸熱側熱導体と枠体の界面に前記シール剤層が撥水性の高い材料で構成され、
前記枠体の前記熱交換素子と近い内側部と前記枠体用係合部の間に形成される前記接着剤層が水蒸気透過性の低い材料で構成されていることを特徴とするものである。【００３３】  前記目的を達成するため請求項１２に記載の発明は、
熱電変換素子群を介して吸熱側熱導体と放熱側熱導体を対向して設け、合成樹脂からなる枠体を前記吸熱側熱導体の外周部にインサートモールドで一体に形成し、その枠体内に前記吸熱側熱導体と熱電変換素子群と放熱側熱導体の一部である枠内凸部を収納して、前記枠体の端部を前記放熱側熱導体の外周部と連結した熱電変換装置の製造方法において、
前記吸熱側熱導体の周面にシール剤層係合用溝を形成する工程と、
そのシール剤層係合用溝を覆うようにシール剤を塗布し硬化処理して、前記吸熱側熱導体の周面にシール剤層を形成するとともに、前記シール剤層係合用溝にシール剤の一部を入り込ませて前記シール剤層と一体のシール剤層係合用突部を形成する工程と、
前記吸熱側熱導体の周面に前記枠体をインサートモールドして、その枠体によって前記シール剤層を前記吸熱側熱導体の周面に圧着する工程を有し、
これらの工程によって製造された熱電変換装置の前記熱電変換素子群の中央部位から前記吸熱側熱導体の前記枠体によって拘束されない部分の端面までの厚みＤが、前記吸熱側熱導体と熱電変換素子群と放熱側熱導体のうちで前記枠体によって拘束されない前記枠内凸部の積層部の厚みＬの半分の＋２０％〜−４０％の範囲に規制されていることを特徴とするものである。【００３４】  前記目的を達成するため請求項１３に記載の発明は、
熱電変換素子群を介して吸熱側熱導体と放熱側熱導体を対向して設け、合成樹脂からなる枠体を前記吸熱側熱導体の外周部にインサートモールドで一体に形成し、その枠体内に前記吸熱側熱導体と熱電変換素子群と放熱側熱導体の一部である枠内凸部を収納して、前記枠体の端部を前記放熱側熱導体の外周部と連結した熱電変換装置の製造方法において、
前記吸熱側熱導体の周面にシール剤層係合用溝を形成する工程と、
そのシール剤層係合用溝を覆うようにシール剤を塗布し硬化処理して、前記吸熱側熱導体の周面に弾性を有するシール剤層を形成するとともに、前記シール剤層係合用溝にシール剤の一部を入り込ませて前記シール剤層と一体のシール剤層係合用突部を形成する工程と、
前記吸熱側熱導体の周面に前記枠体をインサートモールドして、前記吸熱側熱導体の周面の枠体係合用溝に枠体を構成する溶融樹脂の一部を入り込ませて枠体と一体の枠体係合用突部を形成するとともに、その枠体によって前記シール剤層を前記吸熱側熱導体の周面に圧着する工程を有し、
これらの工程によって製造された熱電変換装置の前記熱電変換素子群の中央部位から前記吸熱側熱導体の前記枠体によって拘束されない部分の端面までの厚みＤが、前記吸熱側熱導体と熱電変換素子群と放熱側熱導体のうちで前記枠体によって拘束されない前記枠内凸部の積層部の厚みＬの半分の＋２０％〜−４０％の範囲に規制されていることを特徴とするものである。【００３５】  請求項１４に記載の発明は、前記請求項１２または１３に記載の発明において、
前記枠体のインサートモールド時に、前記吸熱側熱導体の熱電変換素子群と近接する側の外周部と対向する枠体の位置に、前記外周部を取り囲むように接着剤溜め部を同時に形成し、
前記枠体のインサートモールド後に、前記接着剤溜め部に接着剤を注入して前記吸熱側熱導体と枠体との間に接着剤層を形成する工程を含むことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００３６】  本発明は前述したように、熱電変換素子群の中央部位から吸熱側熱導体の枠体によって拘束されない部分の端面までの厚みＤが、吸熱側熱導体と熱電変換素子群と放熱側熱導体のうちで枠体によって拘束されない枠内凸部の積層部の厚みＬの半分の＋２０％〜−４０％の範囲に規制することにより、吸熱側熱導体と放熱側熱導体によって挟持された状態で枠体内に設置された熱電変換素子群に掛かる応力を低減し、
さらに、吸熱側熱導体の周面に弾性を有するシール剤層が形成され、そのシール剤層の外側に枠体がインサートモールドされ、シール剤層が枠体によって吸熱側熱導体の周面に圧着した構造をとることにより、耐久性に優れ、長期にわたって性能的に安定した熱電変換装置およびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１実施例に係る熱電変換装置の断面図である。
【図２】その熱電変換装置の熱電変換素子群付近の拡大断面図である。
【図３】熱電変換装置を構成する各部品の材質と厚みと熱膨張係数をまとめて表した図である。
【図４】熱電変換装置の動作条件と各部品の温度をまとめて表した図である。
【図５】吸熱側熱導体ならびに放熱側熱導体の枠内凸部の寸法構成を示す図である。
【図６】吸熱側熱導体ならびに放熱側熱導体の枠内凸部の寸法構成を示す図である。
【図７】吸熱側熱導体ならびに放熱側熱導体の枠内凸部の寸法構成を示す図である。
【図８】各種条件での厚みと変移量をまとめて示した図である。
【図９】各種条件での厚みと変移量をまとめて示した図である。
【図１０】全厚みＬの条件を変えた場合の比率Ｋと変移量との関係を示した特性図である。
【図１１】全厚みＬの条件を変えた場合の比率Ｋと変移量との関係を示した特性図である。
【図１２】全厚みＬの条件を変えた場合の比率Ｋと変移量との関係を示した特性図である。
【図１３】全厚みＬの条件を変えた場合の比率Ｋと変移量との関係を示した特性図である。
【図１４】従来提案された熱電変換装置の断面図である。
【図１５】本発明の第２実施例に係る熱電変換装置の一部を断面にした正面図である。
【図１６】その熱電変換装置の要部拡大断面図である。
【図１７】その熱電変換装置の吸熱側熱導体の外周部に枠体をインサートモールドするまでの製造工程を説明するための図である。
【図１８】本発明の第３実施例に係る熱電変換装置の要部拡大断面図である。
【図１９】本発明の第４実施例に係る熱電変換装置の要部拡大断面図である。
【図２０】本発明の第５実施例に係る熱電変換装置の要部拡大断面図で、同図（ａ）はリング体を吸熱側熱導体に装着する直前の状態を示す図、同図（ｂ）は組み立てが終了した状態を示す図である。
【図２１】本発明の第６実施例に係る熱電変換装置の要部拡大断面図で、リング体を吸熱側熱導体に装着する直前の状態を示している。
【図２２】本発明の実施例７に係る熱電変換装置の断面図である。
【図２３】従来提案された熱電変換装置の断面図である。
【図２４】本発明において、吸熱側熱導体の枠体によって拘束されない部分の端面を定義するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】  本発明は、吸熱側熱導体、熱電変換素子群ならびに放熱側熱導体の積層体を剛性の枠体で囲んだ構造の熱電変換装置において、冷却の動作時に枠体の内部で発生する応力は、動作条件よっても異なるため、冷蔵や冷凍などの異なる条件下で、各種の試験やシュミレーションを重ねて、多種多様の条件下で長期にわたって信頼性が確保できる熱電変換装置を得ることができた。
【００３９】〔熱電変換装置の構成〕
次に本発明の実施例を図面とともに説明する。図１は本発明の第１実施例に係る熱電変換装置の概略構成図、図２はその熱電変換装置の熱電変換素子群付近の拡大断面図である。
【００４０】  図１に示すように実施例に係る熱電変換装置は、ブロック状の吸熱側熱導体１と、熱電変換素子群２と、板状の放熱側熱導体枠内凸部３と、板状の放熱側熱導体基部４が順次積層されている。前記放熱側熱導体枠内凸部３と放熱側熱導体基部４とで放熱側熱導体が構成されている。放熱側熱導体枠内凸部３と放熱側熱導体基部４を一体物で構成することもできるが、放熱側熱導体枠内凸部３と放熱側熱導体基部４を別体にした方が生産効率は良好で、安価である。
【００４１】  ５は剛性を有する合成樹脂製の枠体で、前記放熱側熱導体基部４の上面外周部に接着剤層６を介して一体に接合する基端部７と、その基端部７の内周部から前記積層体の積層方向に沿って立設した周壁８と、その周壁８の上端部からさらに内側に狭まって前記吸熱側熱導体１の外周面にシール剤層９を介して一体に接合する接合部１０が連続して形成されて、全体的に階段状になっている。
【００４２】  吸熱側熱導体１の前記接合部１０とは接合しない点線より下部側は枠体５の内側に向けて突出して、吸熱側熱導体枠内凸部１１を構成している。枠体５の周壁８は放熱側熱導体枠内凸部３と熱電変換素子群２と吸熱側熱導体枠内凸部１１の外周面から離れて、空間部１２を形成している。この空間部１２は、動作時の熱の戻りを可及的に少なくするために形成されている。
なお、図１を用いて熱電変換装置内部の厚さＡ、Ｂ、Ｃなどを分かり易く説明するため、枠体５は吸熱側熱導体１とは別体のように描かれているが、実際には図２以降の実施例で説明するように枠体５は吸熱側熱導体１の外周部にインサートモールドで一体に形成されている。
【００４３】  このように熱電変換装置は、枠体５の基端部７を放熱側熱導体基部４の上面外周部に接着し、枠体５の接合部１０を吸熱側熱導体１の外周面に接着することにより枠体５の内部が密閉化され、熱電変換素子群２は放熱側熱導体枠内凸部３と吸熱側熱導体枠内凸部１１により挟持された構造になっている。
【００４４】  熱電変換素子群２と放熱側熱導体枠内凸部３と吸熱側熱導体枠内凸部１１が枠体５によって拘束されない部分となっており、図１において吸熱側熱導体枠内凸部１１の厚さをＡ、放熱側熱導体枠内凸部３の厚さをＢ、熱電変換素子群２の厚さをＣで表している。図中の符号２１は装置動作時の温度境界線で、熱電変換素子群２の厚さ方向のほぼ中央部位に相当する。
【００４５】  図２に示すように熱電変換素子群２は、吸熱側セラミックス基板１３と、ゴム弾性膜からなる応力緩和層１４と、吸熱側電極１５と、多数並設されたｎ形とｐ形の熱電半導体１６と、放熱側電極１７と、放熱側セラミックス基板１８とから構成されている。
【００４６】  この熱電変換素子群２と前記吸熱側熱導体枠内凸部１１の間には、ゴム弾性膜からなる応力緩和層１９が設けられている。また、熱電変換素子群２と前記放熱側熱導体枠内凸部３の間には、弾性体からなる接着剤２０が設けられている。
【００４７】〔各部品の構成〕
図３は、各部品の材質と厚みと熱膨張係数をまとめて表した図である。図中のＰＰＳはポリフェニレンサルファイド、ＧＦはガラス繊維である。なお、放熱側熱導体枠内凸部３ならびに吸熱側熱導体枠内凸部１１としては銅やマグネシウムなども使用可能であるが、加工性や価格などの点でアルミニウムが好適である。
本実施例では電気絶縁性のためにアルミナなどのセラミックス基板１３、１８を使用しているが、他の絶縁手段を利用してセラミックス基板を用いない場合もある。
【００４８】  熱電半導体１６として用いられるビスマス−テルル系半導体には結晶体と焼結体のタイプがあり、結晶体は結晶軸の方向で膨張係数が異なる。性能の高いａ軸方向を使用する。ａ軸方向の膨張係数は２２×１０−６／℃（図３では、これを２２ｐｐｍ／℃と表記している。他の部品においても同様に表記している）、ａ軸と直交する方向の膨張係数は１６ｐｐｍ／℃である。焼結体は結晶体を粉砕して焼き固めたもので、膨張係数は１８ｐｐｍ／℃である。
【００４９】  枠体５は、変形し難い剛性の高い材料を使用する必要がある。剛性が高い材料として、合成樹脂にガラス繊維などのフィラーを混入して、弾性率と機械的強度を高めた強化樹脂材料を使用している。一般にガラス繊維を３０〜６０重量％混入した合成樹脂は、ガラス繊維の物性が強く出るため１０〜４０ｐｐｍ／℃程度の膨張係数となる。枠体５の材質としては、水分透過性が低く、機械的強度ならびに寸法精度が高く、耐熱性を有し、接着などの加工性に優れていることから、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）のＧＦ（ガラス繊維）強化グレードが好適である。
【００５０】  このＰＰＳにＧＦを混入したグレードは、ＧＦが繊維のため、射出成形時の樹脂の流れ方向とその直交方向とで線膨張係数が異なる。ＧＦの充填量にもよるが、射出成形時の樹脂の流れ方向で大体膨張係数は１０〜２０ｐｐｍ／℃程度となる。流れ方向の値は５０〜１００％大きくて、枠体５の設計にもよるが、熱導体や熱電変換素子群の積層方向（図１に示す上下方向）の膨張係数は２０〜３０ｐｐｍ／℃程度である。
【００５１】  応力緩和層１４、１９にはシリコーンのゴム状弾性体が使用され、伸び率は１００％以上である。通常、熱電変換装置に熱電変換素子群２を実装する場合、図２に示すように弾性を有する接着剤２０を界面に介在して組み立てる。この接着剤２０の厚み変動が熱電変換装置の動作時に伸び縮みとして現れ、それに伴う応力の発生を吸収するために応力緩和層１４、１９が用いられている。各応力緩和層１４、１９は１層でも２層でもよく、応力緩和層の総合厚みは１０〜３０μｍが適当で、３０μｍを超えると熱抵抗が増加して性能上好ましくない。
【００５２】  室温下（２０〜２５℃）で、この応力緩和層１４、１９を介して熱電変換装置を組み立てる。前述のように枠体５で固定した後、熱電変換装置の動作時に生じる各部品の膨張または収縮に伴う変移をこの応力緩和層１４、１９で吸収する。応力緩和層１４、１９で熱伝導性能を落とさず安定して長期間吸収できる変移量は膜厚の±１０％程度であることが分かり、従って吸収できる変位量は±３μｍ前後となる。
【００５３】  本実施例で用いる熱導体と応力緩和層の材質と熱伝導度を示せば下記の通りである。
材    質          熱伝導度（Ｗ／ｍ・Ｋ）
熱導体        アルミニウム            １２０〜１３０
応力緩和層    シリコーン弾性体              １
【００５４】〔熱電変換装置の動作条件〕
次に熱電変換装置の動作条件について説明する。
一般的な冷蔵庫の条件（ａ：冷蔵庫動作条件）は、外気２５℃のときに庫内を５℃に冷却する条件であり、このとき熱電変換装置の吸熱側熱導体１は０℃前後、放熱側熱導体基部４は４０℃前後となり、吸熱側熱導体枠内凸部１１においても０℃前後、放熱側熱導体枠内凸部３においても４０℃前後になっている。そしてこの温度の中間領域は図１に示すように熱電変換素子群２の厚さ方向のほぼ中央の温度境界線２１であり、それを境にして吸熱側が低温、放熱側が高温となる。
【００５５】  また、外気が低くなったときの動作条件（ｂ：冷蔵庫外気低温動作条件）は、外気１０℃で庫内を５℃に維持する場合で、吸熱側熱導体枠内凸部１１は０℃程度、放熱側熱導体枠内凸部３は１５℃程度となる。
【００５６】  冷凍条件（ｃ：冷凍庫動作条件）で外気２５℃のときに庫内を−１８℃に維持する場合、吸熱側熱導体枠内凸部１１は−２３℃程度、放熱側熱導体枠内凸部３は５０℃程度となる。
図４は、これらの動作条件と各部品の温度をまとめて表した図である。
【００５７】〔変移量の計算方法〕
熱電変換装置は、常温（２５℃）で組み立てるので、その状態を基準に冷却、加温動作時の内部の膨張・収縮による変移量を計算する。
変移量は、部品の熱膨張係数と、当該部品の積層方向（変移方向）の厚みと、部品の動作時の温度から２５℃を引いた温度差に基づいて、下式により計算する。
変移量＝〔部品の熱膨張係数〕×〔部品の変移方向の厚み〕×〔温度差（到達温度−２５℃）〕
枠体５の変移量は、吸熱側熱導体１ならびに放熱側熱導体基部４と強固に接合しているので、ほぼ同等温度と見てよい。また、冷却と加温の中間温度領域は、前述のように熱電変換素子群２の厚み方向の中央部位とした。
【００５８】  枠体５との接着で動きが拘束されている部分よりも内側にある構成部品の動作時における膨張・収縮の変移量と、枠体５のＬ部（図１参照）の膨張・収縮の変移量を求め、その差し引きから放熱側熱導体枠内凸部３と吸熱側熱導体枠内凸部１１間に挟持されている熱電変換素子群２にかかる応力を計算した。
【００５９】〔変移量の具体的な計算例〕
ａ：冷蔵庫条件（吸熱側熱導体枠内凸部１１：０℃、放熱側熱導体枠内凸部３：４０℃）
熱電変換素子群２の厚み方向の中央部位が冷却と加温の境界領域となり、熱電変換素子群２の上下両端部が０℃／４０℃とみなせる。従って、吸熱側熱導体枠内凸部１１、吸熱側セラミックス基板１３ならびに吸熱側電極１５は０℃、放熱側電極１７、放熱側セラミックス基板１８ならびに放熱側熱導体枠内凸部３は４０℃として計算する。
【００６０】  枠体内部の変移量Ｘは、各部品の変移量を足し合わせたものとなる。枠体のＬ部の変移量Ｙは、下式のように枠体の積層方向の厚みを２分割して計算したＹ１とＹ２を足し合わせたものとなる（Ｙ＝Ｙ１＋Ｙ２）。
吸熱側枠体部分の変移量Ｙ１＝〔枠体の熱膨張係数〕×〔枠体の厚み１／２〕×〔吸熱側の温度差（動作部温度−２５℃）〕
加温側枠体部分の変移量Ｙ２＝〔枠体の熱膨張係数〕×〔枠体の厚み１／２〕×〔加温側の温度差（動作部温度−２５℃）〕
そして前記〔内部の変移量Ｘ〕から〔枠体の変移量Ｙ〕を差し引いた〔トータル変移量Ｚ〕を計算し、その計算結果の値がマイナスなら熱電変換素子群に対して引き剥がしの応力が発生し、計算結果の値がプラスなら熱電変換素子群に対して圧縮の応力が発生することになる。
〔トータル変移量Ｚ〕＝〔内部の変移量Ｘ〕−〔枠体の変移量Ｙ〕
【００６１】  このトータル変移量Ｚが、応力吸収のために設けている応力緩和層１４，１９による吸収範囲内であることが必要となる。
熱電変換装置の組み立て状態から前記内部の変移量Ｘの吸収量は、伝熱性能の観点から応力緩和層の膜厚の±１０％程度であり、実際の厚みに換算すると±３μｍ程度である。
【００６２】  ガラス繊維を混入した枠体の膨張係数は繊維の流れ方向で異なるが、ガラス繊維の充填量や充填材形状から１０〜４０ｐｐｍ／℃程度の範囲となる。そして吸水率や機械的強度、耐熱性から最適と考えられるガラス繊維４０重量％のＰＰＳの場合、枠体構造から水平方向と垂直方向が組み合わさるため２０〜３０ｐｐｍ／℃程度と考えられる。
【００６３】  吸熱側熱導体ならびに放熱側熱導体の枠内凸部の寸法構成は、図５〜図７に示すような構成が考えられる。積層方向の厚みがＬであり、図５は熱導体Ａの厚みが熱導体Ｂに比べて大きい場合、図６は熱導体Ａと熱導体Ｂの厚みがほぼ等しい場合、図７は熱導体Ｂの厚みが熱導体Ａに比べて大きい場合を示している。熱電変換素子群Ｃは、通常２．０〜４．５ｍｍであり、ここでは一般的な素子厚みとして４ｍｍで計算する。
【００６４】  上面の熱導体を吸熱側として考えた場合、温度境界線より上側が収縮し、下側が膨張する。熱電変換装置は対称的な構造であり、中央部位を境にして膨張と収縮が発生するため、変移は打ち消されると見てよい。上下の熱導体の厚みとその比率が熱電変換素子群に発生する応力に強く影響すると考えられる。
【００６５】  一方、熱電変換素子群の装置内組み込みに際しては、発生する応力緩和の目的で、熱電変換素子群をゴム弾性を有する熱伝導性材料を介して組み込む。この熱伝導性材料は、厚さが厚すぎると熱抵抗となるためできるだけ薄い１０〜２０μｍ程度の厚さとし、この弾性薄膜で吸収できる変移量は１μｍ以下程度である。これ以上の変移の場合、伝熱性能に影響がでたり、熱電変換素子群に応力が大きく加わったりして、性能を急速に劣化させる。
【００６６】  このようなことから、熱電変換装置の信頼性を長期的に維持するために必要となる積層方向の変移量は±３μｍ程度の範囲に収める必要がある。
【００６７】  機械的な外力から熱電変換素子群を保護することと、防湿の目的で枠体を用いて外周を囲む構造において、内部に設置された熱電変換素子群への応力を低減するためには、枠体の膨張・収縮による変移と内部に構成部材の変移がほぼ等しく変移することが望ましい。そのために、内部の熱導体の厚みと上下比率を適正な範囲に収め、枠体の積層方向の膨張係数と内部の熱導体の膨張係数を合わせることで、信頼性の高い熱電変換装置が得られることを計算と各種の試験を繰り返すことにより確認した。
【００６８】  すなわち、
（ａ）枠体の積層方向の膨張係数を、２０〜３０ｐｐｍ／℃とする。
（ｂ）内部の枠体に拘束されない積層部の厚みＬは２５ｍｍ以下、好ましくは１５ｍｍ以下とする。
（ｃ）熱電変換素子群の中央部位から吸熱側熱導体の端面までの厚みＤは、積層部厚みＬの半分（Ｌ／２）の＋２０％〜−４０％の範囲とする。
（ｄ）枠体の積層方向の膨張係数と、内部熱導体の膨張係数をほぼ等しくする。
ことである。
【００６９】  次に、変移量の検討結果について説明する。
熱電変換装置の動作条件：外気２５℃、庫内０℃。熱導体Ａ（吸熱側熱導体枠内凸部１１）０℃、熱導体Ｂ（放熱側熱導体枠内凸部３）４０℃とする
前記熱導体Ａ部（吸熱側熱導体枠内凸部１１）と熱導体Ｂ部（放熱側熱導体枠内凸部３）の寸法条件を種々変えて変移量を求めた。
前記熱導体Ａ部（吸熱側熱導体枠内凸部１１）と全厚みＬの半分の比率Ｋ＝（Ａ＋１／２Ｃ）／（Ｌ／２）−１と変移量の関係を求めた。
【００７０】  これらの検討結果を示したのが図８ないし図１３である。図８と図９は各種条件での厚みと変移量を示し、図１０ないし図１３は全厚みＬの条件を変えた場合の前記比率Ｋと変移量との関係を示している。図８ないし図１３の図中のα２枠１７は枠体として膨張係数が１７ｐｐｍ／℃の枠体、α２枠２０は枠体として膨張係数が２０ｐｐｍ／℃の枠体、α２枠２３は枠体として膨張係数が２３ｐｐｍ／℃の枠体を使用した場合を示している。また、図１０ないし図１３の図に示している枠線は、変移量が目標としている±３μｍの範囲を示している。図８および図９の欄の上に付した丸付きの数字と、図１０ないし図１３の図中に付した丸付きの数字が対応している。
【００７１】  これらの結果から明らかなように、変移量を目標としている±３μｍの範囲内（枠内）に収めるためには、熱電変換素子群の中央部位から吸熱側熱導体の枠体によって拘束されない部分の端面までの厚みＤ（図１参照）を、吸熱側熱導体と熱電変換素子群と放熱側熱導体のうちで枠体によって拘束されない部分の積層部の厚みＬ（図１参照）の半分の＋２０％〜−４０％の範囲、すなわち）図８ないし図１３において比率Ｋが＋２０％〜−４０％の範囲に入るように規制する必要がある。
【００７２】  なお、図１３に示すように、吸熱側熱導体と熱電変換素子群と放熱側熱導体のうちで枠体によって拘束されない部分の積層部の厚みＬが２９ｍｍと厚くなることは、実質的には吸熱側熱導体あるいは（ならびに）放熱側熱導体の厚みが厚くなり、その結果、±３μｍの範囲が狭くなり、製作上の寸法誤差などによって前記範囲から外れ易くなるため、前記積層部の厚みＬは２５ｍｍ以下に規制した方がよい。
【００７３】  図１５は本発明の第２実施例に係る熱電変換装置の要部を断面にした正面図、図１６はその熱電変換装置の要部拡大断面図である。
【００７４】  高い剛性を有する合成樹脂製の枠体５は、吸熱側熱導体１の外周部にインサートモールドにより吸熱側熱導体１と一体に形成されている。この枠体５は、放熱側熱導体基端部４の上面外周部にネジ（図示せず）を介して連結する基端部７と、その基端部７の内周部から吸熱側熱導体１、熱電変換素子群２、放熱側熱導体３，４の積層方向に沿って延びた周壁８が連続して設けられ、枠体５の断面形状は略Ｌ字型をしている。
【００７５】  インサートモールドした枠体５が吸熱側熱導体１からずれないようにするために、吸熱側熱導体１と枠体５の接合部には枠体用アンカー部２２が設けられている。この枠体用アンカー部２２は、図１６に示すように、吸熱側熱導体１の外周部に形成された枠体係合用溝２３と、枠体５をインサートモールドする際に溶融樹脂の一部が枠体係合用溝２３内に入り込んで、冷却して形成された環状の枠体係合用突部２４とから構成されている。
【００７６】  この枠体用アンカー部２２は、周壁８のうちの吸熱側熱導体１と接合する部分（接合部１０）の高さ方向の略中間位置に設けられている。本実施例では枠体用アンカー部２２は吸熱側熱導体１の外周部に１条しか設けていないが、複数条設けることもできる。
【００７７】  この枠体５のインサートモールドに先立ち、吸熱側熱導体１の外周面で枠体係合用溝２３よりも上位置に弾性を有するシール剤層９が予め設けられている。本実施例の場合、吸熱側熱導体１の外周面のシール剤層９が形成される部分に予め凹部４１が形成され、その凹部４１内にシール剤を塗布することによりシール剤層９が形成され、シール剤層９は薄い塗膜から構成されている。
【００７８】  枠体５をインサートモールドする際の溶融樹脂圧によってシール剤層９の位置がずれたり、シール剤層９が吸熱側熱導体１からめくれたりするのを防止するために、吸熱側熱導体１とシール剤層９の接合部にはシール剤層用アンカー部２５が設けられている。
【００７９】  このシール剤層用アンカー部２５は、図１６に示すように、吸熱側熱導体１の外周部の前記凹部４１内に形成されたシール剤層係合用溝２６と、枠体５をインサートモールドする際に溶融樹脂の一部がシール剤層係合用溝２６内に入り込んで、冷却して形成された環状のシール剤層係合用突部２７とから構成されている。
【００８０】  図１７（ａ）から（ｃ）は、吸熱側熱導体１の外周部に枠体５をインサートモールドするまでの製造工程を説明するための図である。
先ず図１７（ａ）に示すように、吸熱側熱導体１の外周部の所定の位置に枠体係合用溝２３と、シール剤層係合用溝２６を有する凹部４１を形成する。同図に示すように、枠体係合用溝２３は、シール剤層係合用溝２６よりも幅も深さも大きい。また、本実施例の場合、シール剤層係合用溝２６は枠体係合用溝２３の上方に形成されている。
【００８１】  次に図１７（ｂ）に示すように、前記凹部４１（シール剤層係合用溝２６）を覆うように吸熱側熱導体１の外周部にシール剤を塗布し、そのシール剤を硬化処理して所定の厚さを有するシール剤層９を形成する。シール剤を塗布したとき、シール剤の一部はシール剤層係合用溝２６に入り込み、シール剤の硬化処理によりシール剤層係合用突部２７（図１６参照）が形成される。
【００８２】  図２３に示す従来の熱電変換装置では、吸熱側熱導体１０１と枠体１０４の隙間に空気と置換しながら接着剤を注入する構造になっているため、実際には隙間の奥まで接着剤を注入することは難しく、接着剤と吸熱側熱導体１０１や枠体１０４の間に残っている空気が気泡発生の原因となり、そのために高い防湿効果を維持することが難しい。
【００８３】  これに対して本実施例の場合は、吸熱側熱導体１の外周部にシール剤を塗布できる構造になっているため、気泡発生の問題を考慮することなく、しかもシール剤の沿面距離を十分に確保することができる。
【００８４】  本実施例の場合、シール剤層９は弾性効果を発揮するため０．８ｍｍ〜４ｍｍ程度の比較的厚い塗膜から構成されている。シール剤層９の厚さは、前記凹部４１の深さによって規定できる。図１６に示すようにシール剤層係合用溝２６の位置からシール剤層９の上端部が後から形成される枠体５の上端部と同じか、それよりも若干上側に出る位置までの幅で形成される。
【００８５】  図２３に示す従来の熱電変換装置では、吸熱側熱導体１０１と枠体１０４の隙間に未硬化の接着剤を注入して、その後に枠体１０４の外側から熱を加えて接着剤を硬化しており、内部に残留した空気による気泡の発生が起き易く、高い防湿効果が維持できない。
これに対して本実施例では、熱電変換装置の製造途中で、吸熱側熱導体１の外周面に塗布したシール剤は外側に完全に露呈しているため、気泡を殆ど含むことなく、シール剤の硬化処理が全体にわたって充分且つ確実に行われ、そのために安定したシール剤層９が形成される。
【００８６】  シール剤層９を形成した吸熱側熱導体１は図１７（ｃ）に示すように、枠体５の成型金型内にセットされる。成型金型は射出ゲート２８を有する固定金型２９と、その固定金型２９に対して離接可能に設けられた可動金型３０を有し、前記吸熱側熱導体１は固定金型２９と可動金型３０の間で挟持・固定される。可動金型３０を型締めすることにより固定金型２９と可動金型３０の間に、枠体５と同じ断面形状をしたキャビティ３１が形成される。
【００８７】  前記射出ゲート２８からキャビティ３１内に溶融樹脂を所定の射出圧で射出・充填して冷却することにより、吸熱側熱導体１の外周部に枠体５がインサートモールドされる。図示していないが成型金型にはガス抜き機構が設けてあり、溶融樹脂の充填とともに、キャビティ３１内の空気は前記ガス抜き機構を通して自動的に排出される。
【００８８】  なお、シール剤層９は、成形する樹脂の加工温度（具体的には金型温度）以上の耐熱性を有していることが必要である。後述するシリコーン系弾性体の耐熱温度は２００℃〜３００℃であり、一方、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）を枠体５に使用する場合の標準的な金型温度は１３０℃〜１５０℃であるから、枠体５のインサートモールド時でも分解等は発生しないことが実験で確認されている。
【００８９】  この枠体５の成形時に溶融樹脂の一部は吸熱側熱導体１の外周部に形成されている枠体係合用溝２３に入り込み、その樹脂が冷却・固化することにより、枠体５の内周部に枠体係合用突部２４が一体に形成される。そして枠体係合用溝２３とそこに入り込んで形成された枠体係合用突部２４との係合により、吸熱側熱導体１と枠体５が枠体用アンカー部２２で機械的に強固に結合される。
【００９０】  また、枠体５のインサートモールド時の射出圧力によりシール剤層９は吸熱側熱導体１の外周面に均一に強圧され、シール剤層９の厚さは約半分程度まで圧縮される。従って本実施例の場合、シール剤層９の塗布厚みは０．８ｍｍ〜４ｍｍ程度であるから、枠体５によりシール剤層９は０．４ｍｍ〜２ｍｍ程度の薄膜に圧縮され、そのためにシール剤層９中の水分透過率を小さくすることができる。
【００９１】  このシール剤層９の圧縮状態は吸熱側熱導体１と冷却・固化した枠体５の周壁８によって保持され、しかもシール剤層９は弾性を有しているから、吸熱側熱導体１とシール剤層９の接触面ならびに枠体５（周壁８）とシール剤層９の接触面は高い接面圧でかつ均一に密着している。
この枠体５の成形により、図１５ならびに図１６に示すように、吸熱側熱導体１の下端外周部と対向する位置に、その下端外周部を取り囲むように接着剤溜め部３２が同時に形成される。
【００９２】  このようにして吸熱側熱導体１と枠体５の結合体が得られ、前記接着剤溜め部３２に規定量の接着剤を注入して接着剤層３３を形成する。後は常法に従って熱電変換装置を組み立てる。なお、図１５中の符号３４は放熱フィンである。
【００９３】  枠体５は、変形し難い剛性の高い材料を使用する必要がある。剛性の高い材料として、合成樹脂にガラス繊維などのフィラーを混入して、機械的強度を高めた強化樹脂材料が使用される。具体的には、水分透過率が低く、機械的強度ならびに寸法精度が高く、耐熱性を有し、接着等の加工性に優れていることから、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）にＧＦ（ガラス繊維）を３０重量％〜５０重量％混合した強化グレードが好適である。
【００９４】  前記シール剤層９を形成するシール剤としては、例えばシリコーン系弾性体（例えば信越化学社製シリコーンＲＴＶゴム  ＫＥ４８９０，ＫＥ３８４０、東レダウコーニング社製ＳＥ１７１３，ＳＥ１７２０，ＳＥ９１８４等）、ブチルゴムならびにフッ素ゴムなどが好適である。
このシリコーン系弾性体、ブチルゴムならびにフッ素ゴムは強い撥水性（疎水性）を有しているため、吸熱側熱導体１と枠体５の接合部からの水分の侵入を阻止するのに有効である。なお、ブチルゴムは強い撥水性（疎水性）を有しているとともに、水蒸気を遮蔽する効果も有しているから、接着剤層３３（図１６参照）の材料としても使用可能である。
【００９５】  前記接着剤層３３を形成する接着剤として、特に水蒸気に対して遮蔽効果のある接着剤が好適である。この水蒸気に対して遮蔽効果のある接着剤としては、例えば変性エポキシ系樹脂、変性アクリル系樹脂、変性ウレタン系樹脂などの柔軟性の有る弾性接着剤あるいはブチルゴムが好適である。
弾性を有するエポキシ系樹脂として、例えばソマール社製エピフォームＲ−２１０１／Ｈ−１４３などが好適である。
【００９６】  撥水性（疎水性）を有するシール剤層９と水蒸気に対して遮蔽効果のある接着剤層３３の材料の好適な組み合わせ例を示せば下記の通りである。
（材料組合例１）
シール剤層９：シリコーン系弾性体
接着剤層３３：弾性エポキシ系樹脂
（材料組合例２）
シール剤層９：ブチルゴム
接着剤層３３：弾性エポキシ系樹脂
（材料組合例３）
シール剤層９：フッ素ゴム
接着剤層３３：弾性エポキシ系樹脂
（材料組合例４）
シール剤層９：シリコーン系弾性体
接着剤層３３：ブチルゴム
（材料組合例５）
シール剤層９：ブチルゴム
接着剤層３３：ブチルゴム
【００９７】  この弾性を有するシール剤層９ならびに接着剤層３３のショアＡ硬度は１００以下、好ましくは９０以下に規制されている。これに対して図２３に示した硬化型接着剤層１０７の硬度は、ショアＤに分類される高硬度のもので、本発明で用いられるゴム弾性を有するシール剤層９ならびに接着剤層３３とは性状、性質が全く異なっている。
【００９８】  本実施例では、吸熱側熱導体１と枠体５の接合部において、枠体用アンカー部２２を間にして、枠体用アンカー部２２の外気と近い外側に撥水性で弾性のあるシール剤層９を設け、枠体用アンカー部２２の内側に水蒸気遮蔽効果のある接着剤層３３が設けられている。
そのため、外部から枠体５内に侵入しようとする水分を先ず撥水性を有し、膜状で吸熱側熱導体１ならびに枠体５に圧着しているシール剤層９で阻止することができる。そしてこのシール剤層９を透過する水蒸気があっても水蒸気遮断効果のある接着剤層３３で確実に阻止することができる。従って、熱電変換素子群２が収納されている枠体５の内部は高い防湿効果が維持される。
【００９９】  図１８は、本発明の第３実施例に係る熱電変換装置の要部拡大断面図である。
本実施例において図１６に示す第２実施例と相違する第１の相違点は、前記接着剤層３３の代わりにシール剤層９を設けた点である。従って本実施例の場合、枠体用アンカー部２２を間にして、その上、下にシール剤層９ａ，９ｂが設けられている。
【０１００】  第２の相違点は、上側のシール剤層９ａは枠体５の上端部を越えた所まで延びており、枠体５でシール剤層９ａを圧着した状態で、その枠体５からはみ出している非圧着部分３５は圧縮されないで一部肉厚状に盛り上がり、枠体５の一部を覆った構造になっている。
【０１０１】  本実施例では上側のシール剤層９ａが枠体５からはみ出した例を示したが、上側のシール剤層９ａを枠体５の中に閉じ込めた状態で形成することもできる。
【０１０２】  図１９は、本発明の第４実施例に係る熱電変換装置の要部拡大断面図である。
本実施例の場合、吸熱側熱導体１と枠体５の接触面の全幅に亘ってシール剤層９が形成されている。従って同図に示すように、枠体係合用溝２３と枠体係合用突部２４の間にもシール剤層９が介在されており、水分の侵入経路上においてシール剤層９は長い沿面距離を確保している。
前記第３，４実施例の場合、吸熱側熱導体１の外周部には、枠体係合用溝２３を間にして、その上下にシール剤層係合用溝２６が形成されている。
【０１０３】  図２０（ａ）、（ｂ）は本発明の第５実施例に係る熱電変換装置の要部拡大断面図で、同図（ａ）はシール剤層を構成するリング体を吸熱側熱導体に装着する直前の状態を示す図、同図（ｂ）は組み立てが終了した状態を示す図である。
【０１０４】  同図（ａ）に示すように、吸熱側熱導体１の外周部で且つ枠体係合用溝２３よりも上側には、図１８に示す第３実施例の場合のシール剤層係合用溝２６よりも幅が広く深さも深いシール剤層係合用溝２６ａが形成されている。また、枠体係合用溝２３よりも下側には、図１８に示す第３実施例の場合のシール剤層係合用溝２６と略同じ寸法のシール剤層係合用溝２６ｂが形成されている。
【０１０５】  前記シール剤層係合用溝２６ａには、弾性を有する断面形状が円形のリング体３６が装着される。このリング体３６の内周の長さは吸熱側熱導体１の外周の長さよりも若干短くなっており、リング体３６の伸縮を利用してシール剤層係合用溝２６ａに装着される。リング体３６の一部はシール剤層係合用溝２６ａ内に密に嵌合しており、残りの部分はシール剤層係合用溝２６ａよりも外側に突出している。
また、下側のシール剤層係合用溝２６ｂを覆うようにシール剤が塗布されて硬化処理される。
【０１０６】  しかる後、吸熱側熱導体１の外周部に枠体５をインサートモールドすると、前記リング体３６は枠体５によって大きく圧縮変形して、同図（ｂ）に示すようにリング体３６はシール剤層係合用溝２６ａ内に押し込まれた状態となってシール剤層９を構成している。
【０１０７】  本実施例のように成形体からなるリング体３６を用いてシール剤層９を構成すれば、シール剤層９の圧縮代を十分に取ることができ、吸熱側熱導体１ならびに枠体５に対して十分な圧着力を確保することができる。
【０１０８】  図２１は本発明の第６実施例に係る熱電変換装置の要部拡大断面図で、リング体を吸熱側熱導体に装着する直前の状態を示している。
本実施例で前記図２０に示す第５実施例と相違する点は、リング体３６の断面形状が凸状になっており、内側の突出部３７が吸熱側熱導体１に形成されたシール剤層係合用溝２６ａ内に押し込まれて、リング体３６の位置ずれを防止している点である。
【０１０９】  図２２は、本発明の第７実施例に係る熱電変換装置の断面図である。
本実施例において前記図１５で説明した第２実施例と相違する点は、次の通りである。
第１の相違点は、金属板の中央部分を上方に絞り加工して放熱側熱導体枠内凸部３を形成し、それの外周部を放熱側熱導体基部４としたものである。従って本実施例では、放熱側熱導体枠内凸部３と放熱側熱導体基部４が一体となっている。
第２の相違点は、前記放熱側熱導体枠内凸部３と放熱側熱導体基部４の下部に、水冷ジャケット３８が取り付けられている。水冷ジャケット３８の前記放熱側熱導体枠内凸部３と対向する部分には、平面から見て蛇行状に折れ曲がった流路３９が形成され、この水冷ジャケット３８（流路３９）内に冷却水４０が流通される。
【０１１０】  前記実施例では吸熱側熱導体１に枠体係合用溝２３を形成し、枠体５に枠体係合用突部２４を形成したが、反対に、吸熱側熱導体１に枠体係合用突部２４を形成し、枠体５に枠体係合用溝２３を形成することも可能である。
【０１１１】  前記実施例では吸熱側熱導体１にシール剤層係合用溝２６を形成し、枠体５にシール剤層係合用突部２７を形成したが、反対に、吸熱側熱導体１にシール剤層係合用突部２７を形成し、枠体５にシール剤層係合用溝２６を形成することも可能である。
【０１１２】  特に説明していないが前記第２〜７実施例においても、熱電変換素子群２の中央部位から吸熱側熱導体１の枠体５によって拘束されない部分の端面までの厚みＤが、吸熱側熱導体１と熱電変換素子群２と放熱側熱導体のうちで枠体５によって拘束されない部分（実施例では放熱側熱導体枠内凸部３）の積層部の厚みＬの半分（Ｌ／２）の＋２０％から−４０％の範囲に規制されている。
【０１１３】  熱電変換素子群２の中央部位から吸熱側熱導体１の枠体５によって拘束されない部分の端面までの厚みＤ１と、熱電変換素子群２の中央部位から放熱側熱導体の枠体５によって拘束されない部分（実施例では放熱側熱導体枠内凸部３）の端面までの厚みＤ２は、Ｄ１≒Ｄ２となるのが好ましい。
【０１１４】  図２４は、吸熱側熱導体１の枠体５によって拘束されない部分の端面を定義するための説明図である。
例えば図１５に示すように、枠体５の吸熱側熱導体１と対向する内面に断面形状が略山形あるいは三角形の枠体用アンカー部２２が形成されている場合は、吸熱側熱導体１の枠体５によって拘束されない部分の端面は、枠体用アンカー部２２の頂点を結ぶ面（図１５において点線で示した端面）として問題はない。
【０１１５】  ところが図２４に示すように、枠体５の吸熱側熱導体１と対向する内面に断面形状が略凸形あるいはそれに近似した枠体用アンカー部２２が形成されている場合は、熱電変換装置の使用態様によって、吸熱側熱導体１の枠体５によって拘束されない部分の位置が多少ずれる。
すなわち、図２４に示す吸熱側熱導体１側が冷却状態になる通常の熱電変換装置の使用態様であれば、吸熱側熱導体１と近接している枠体５の部分は収縮（圧縮）しようとする力が作用する。そのため、前記凸形枠体用アンカー部２２の下側端面となる熱電変換素子群側端面４２が基準となり、熱電変換素子群２の中央部位から吸熱側熱導体１の枠体５によって拘束されない部分の端面４２までの厚みは図に示すＤ１（Ｃ）となる。
【０１１６】  一方、熱電変換装置への給電極性を前述と反対にして、図２４に示す吸熱側熱導体１側が高温状態になる使用態様であれば、吸熱側熱導体１と近接している枠体５の部分は膨張しようとする力が作用する。そのため、前記凸形枠体用アンカー部２２の上側端面となる反熱電変換素子群側端面４３が基準となり、熱電変換素子群２の中央部位から吸熱側熱導体１の枠体５によって拘束されない部分の端面４２までの厚みは図に示すＤ１（Ｈ）となる。
【符号の説明】
【０１１７】  １．．．吸熱側熱導体、
２．．．熱電変換素子群、
３．．．放熱側熱導体枠内凸部、
４．．．放熱側熱導体基部、
５．．．枠体、
６．．．接着剤、
７．．．基端部、
８．．．周壁、
９．．．シール剤層、
１０．．．接合部、
１１．．．吸熱側熱導体枠内凸部、
１２．．．空間部、
１９．．．応力緩和層、
２０．．．接着剤、
２１．．．温度境界線、
２２．．．枠体用アンカー部、
２３．．．枠体係合用溝、
２４．．．枠体係合用突部、
２５．．．シール剤層用アンカー部、
２６．．．シール剤層係合用溝、
２７．．．シール剤層係合用突部、
２８．．．射出ゲート、
２９．．．固定金型、
３０．．．可動金型、
３１．．．キャビティ、
３２．．．接着剤溜め部、
３３．．．接着剤層、
３４．．．放熱フィン、
３５．．．非圧着部分、
３６．．．リング体、
３７．．．突出部、
３８．．．水冷ジャケット、
３９．．．流路、
４０．．．冷却水、
４１．．．凹部、
４２．．．熱電変換素子群側端面、
４３．．．反熱電変換素子群側端面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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